|
 |
ОБ ИЗОБРЕТЕНИИ
Сложно с чистого листа вот так вот просто взять и что-нибудь изобрести. В основном история появления новых технических решений сводится к усовершенствованию или преобразованию старых идей. И создание новой вездеходной концепции ТЕШ - не исключение. Прототипом ему послужил классический шнекоход, представляющий собой два цилиндра, на внешней поверхности которых размещены винтовые лопасти. Шнеки закреплены на монолитной раме и при передаче крутящего момента с силовой установки на них врезаются в грунт, обеспечивая очень высокое сцепление с ним, которое даже выше чем у гусеничной техники. В результате существенно повышается проходимость транспортного средства.
Шнекоход - полностью амфибийное, внедорожное транспортное средство предназначено для перемещению по однородным средам, таким которые встречаются в топях и болотах. В нашей стране была выпущена опытная партия таких машин, некоторые из которых при определенных условия разгонялись до 35 км/час. Но затем от их использования отказались из-за агрессивного воздействия шнеков на поверхность перемещения. Другими словами, они сильно разрушали дорожное покрытие, и поэтому их было невозможно использовать где-либо еще, кроме болот. Кроме того, данный способ перемещения отличается чрезвычайно низким КПД и одновременно высокими энергозатратами. Обычно описываемые транспортные средства приходится перевозить на специальных платформах. Кроме того, они обладают малой маневренностью, а при выходе из строя одного из роторов транспортное средство теряет способность передвигаться и, как гусеничная машина, в состоянии только кружиться на месте.
Одним из достоинств описываемого опорно-ходового устройства является опыт, наработанный при использовании прототипа - общеизвестного шнекохода. Этот опыт может быть с успехом применен при разработке и проектировании вездеходной техники на основе концепции ТЕШ.
Задача изобретения:
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, к опорно-ходовым устройствам повышенной проходимости. В основу настоящего изобретения положено решение задачи обеспечения возможности перемещения транспортного средства как вне дороги, так и по дорожному покрытию, не причиняя последнему существенного вреда. Также решается задача повышения маневренности транспортного средства, скорости его перемещения по устойчивому грунту или по дороге и живучести в условиях выхода из строя одного из опорно-ходовых устройств. Кроме того, транспортное средство приобретает хорошие амфибийные свойства и высокую скорость перемещения по воде.
Согласно основному решению описываемой концепции (Теш с роторными сегментами) эти задачи решаются за счет того, что опорно-ходовое устройство транспортного средства включает цилиндр с размещенной на его поверхности винтовой лопастью, выполненной из отдельных частей - сегментов, снабженных осями. При этом в цилиндре сделаны отверстия, в которые с возможностью поворота вставлены оси частей винтовой лопасти. Это позволяет работать Теш в трех независимых режимах (см.Fig.1-3)
Альтернативным вариантом предусмотрено следующее решение: винтовая лопасть также состоит из отдельных частей, а в цилиндре сделаны прорези, в которых размещаются сегменты (Теш с выдвижными сегментами) с возможностью радиального перемещения. При выдвинутых из цилиндра сегментах транспортное средство может двигаться в осевом направлении, а при введенном внутрь цилиндра - в направлении, перпендикулярном осевому. Благодаря этому можно быстро изменить направление движения на 90 градусов с места, не делая поворот по дуге, что справедливо для обоих типов Теш. Таким образом, транспортное средство приобретает высокую маневренность.
В случае использования Теш, транспортное средство сможет перемещаться как по дорогам, так и вне их. Во время перемещения по плотному грунту или дороге Теш с выдвижными сегментами утапливает их, превращая в цилиндры, которые катятся как обычные гладкие катки. При этом скорость движения значительно увеличивается, превышая скорость перемещения гусеничной техники и, возможно, скорость передвижения Теш с поворотными сегментами. К тому же на наружной поверхности цилиндра и на частях шнеков, контактирующих с дорогой, может быть укреплено упругое покрытие. В этом случае повреждение дорог будет минимальным, сравнимым с обычными автомобилями.
Важным преимуществом обоих типов Теш является и то, что если один из опорно-ходовых элементов выйдет из строя, то двигаться в направлении, перпендикулярном осевому, можно будет и с помощью другого ходового элемента. Это значительно повышает живучесть транспортного средства, так как оно самостоятельно сможет быстро покинуть опасную зону, где произошло повреждение.
Все описанные трансформации (изменения), производимые с совокупностью сегментов винтовой лопасти, вращение и вдвижение-выдвижение сегментов для снижения энергозатрат целесообразно проводить, начиная с разгруженных частей: с верху и с боков барабана.
Трансформируемый шнек с управляемым наполнителем. (AVI 1MB)

Сущность основного технического решения (Теш с роторными сегментами) поясняется следующими чертежами:
 |
1. сегмент винтовой лопасти |
 |
2. барабан |
 |
3. откидные колесные опоры |
 |
4. шарнирная сцепка |
 |
5. трубопровод |
 |
6. рама транспортного средства |
 |
7. подшипники |
 |
8. полурама |
Fig.1 Шнековый режим, Теш-шнек.
Сегменты винтовой лопасти развернуты таким образом, что образуют сплошную спираль. Этот режим используется при маневрировании как по суше, так и по воде. |
 |
| |
Fig.2 Режим лопастей, Теш-лопасть.
Сегменты развернуты параллельно оси барабана, обеспечивая максимальное сцепление с поверхностью перемещения. Предполагается использовать этот режим при передвижении по сильно обводненному грунту, по воде, либо при необходимости преодолеть крутой подъем по сыпучим, рыхлым грунтам. |
 |
| |
Fig.3 Режим качения, Теш-каток.
Сегменты развернуты перпендикулярно оси ротора, их внешние поверхности формируют замкнутые окружности, которые способствуют плавному качению Теш. В этом режиме сегменты способны воспринимать максимальную динамическую нагрузку, в нем транспортное средство способно перемещаться во всех случаях кроме форсирования водных преград. Этот режим является наиболее экономичным режимом передвижения из всех описанных. |
 |
| |
В зависимости от свойств грунта возможно передвижение транспортного средства при сегментах развернутых и зафиксированных в промежуточных положениях, недовернутых до положений характеризующих основные, вышеописанные режимы. Это позволяет быстрее трансформировать Теш в шнековый режим, осуществить маневр и вновь вернутся к исходному режиму.
В зависимости от требований, предъявленных к проектируемому транспортному средству, а именно: будет ли это только сухопутная машина или амфибия - выясняется, в каких режимах будут работать его Теш, и с помощью какого механизма управления будет осуществляться разворот сегментов, перевод Теш из одного рабочего режима в другой.
Так, для полностью амфибийного вездехода потребуется Теш с трехрежимным механизмом управления сегментами, поддерживающий все три возможные режимы работы: "качение"-"шнек"-"гребной режим". Для сухопутной машины достаточно использовать только двухрежимный Теш ("качение"-"шнек"), что значительно упростит механизм управления сегментами и в целом облегчит конструкцию. При этом механизм проектируется с учетом невозможности поворота всех сегментов одновременно, несколько рядов сегментов всегда находится под нагрузкой. Поэтому у каждого ряда сегментов свой независимый привод вращения. Это позволяет сохранить управляемость вращением сегментов в случае застревания постороннего предмета между ними или выхода одного из них из строя.
Fig.4 Монолитная рама (вид сверху) снабжена двумя Теш разносторонней навивки - стандартная комплектация.Как показано на рисунке, оба работают в "шнековом режиме", сообщая транспортному средству поступательное движение в одну или другую сторону вдоль их осей в зависимости от направления вращения барабанов.
Благодаря способности Теш изменять свои грунтозацепные свойства различают два направления движения транспортного средства:
1. Основное направление движения - перпендикулярно осям вращения Теш-барабанов, что обеспечивается двумя рабочими режимами Теш: "режимом качения" и "режимом лопастей" и
2. Вспомогательное направление - вдоль осей Теш-барабанов, как показано на рисунке, что достигается вращением обоих Теш в "шнековом режиме" в разные стороны. Это позволяет транспортному средству при необходимости с места "уйти в сторону" независимо от свойств дорожного покрытия. Для разворота на месте вокруг своей оси Теш-шнеки вращают в одну сторону. При необходимости маневрирования или отклонения от курса передний или задний Теш на усмотрение оператора переводят в "шнековой режим". После этого его вращают в ту или иную сторону, при этом второй Теш замедляет свое вращение или вообще останавливается.
|
|
|
Fig.5 Система двух расстыковывающихся полурам с откидными опорами (вид сверху) - система "Ящер", каждая из которых снабжена трансформируемым шнеком. В данном случае оба Теш односторонней навивки. Полурамы снабжены Теш, на каждой из которых, с боков, шарнирно закреплены пары откидных колесных опор - 3.Такая конструкция в целом получила название Теш-блок. Соединяются между собой шарнирной сцепкой - 4.
Размещение двух Теш односторонней навивки на одной раме - нестандартная комплектация - обеспечивает возможность маневрирования транспортного средства без необходимости реверсирования вращения, а только за счет ускорения или замедления вращения одного из них. При это нет необходимости полностью останавливаться, что позволяет выигрывать в скорости перемещения.
|
 |
В случае системы "Ящер" благодаря шарнирной сцепке появляется возможность совершать маневрирование обходясь без трансформирования переднего или заднего шнека, независимо от Теш-комплектации, просто "ломая" всю конструкцию вокруг шарнира. Это обеспечивается парой гидроцилиндров по бокам от сцепки и позволяет поддерживать хорошую управляемость транспортным средством на большой скорости с минимальными энергозатратами и повреждениями дорожного покрытия. Хотя при этом запасным вариантом маневрирования остается кратковременный перевод переднего или заднего Теш в шнековый режим и обратно - к исходному режиму.
На твердом и устойчивом дорожном покрытии машина с нестандартной Теш-комплектацией способна двигаться с места только в одном направлении, в основном, направлении движения. Оказавшись же на рыхлом грунте, транспортное средство с такой Теш-комплектацией будет в состоянии отправиться с места в двух направлениях: перпендикулярно осям барабанов, в основном направлении движения, и в угловом вспомогательном направлении. В этом случае сегменты на Теш-барабанах развернуты в спираль, шнековый режим. Вращение Теш-барабанов происходит в одном направлении, а транспортное средство перемещается под углом к осям барабанов равным углу между осью барабана и навивкой. Шнековый режим одного из Теш и при такой комплектации также используется для маневрирования, а когда необходимо развернуться на месте вокруг своей оси, два Теш-шнека вращают в разные стороны.
Шарнирная сцепка и нулевой клиаренс позволяют максимально сглаживать неровности рельефа, не теряя контакта с поверхностью перемещения.
|
|
Fig.6 Вариант транспортного средства (вид сбоку) с использованием только одного Теш с фиксированной опорой в виде колес или катка, либо отстегнутая полурама системы "Ящер" c откинутыми колесными опорами (аварийная ситуация, случай выхода из строя второго Теш-блока).
При этом крутящий момент с силовой установки передается на вращение и трансформацию Теш, с помощью чего происходит перемещение и маневрирование транспортного средства.
Маневрирование такого транспортного средства производится также трансформацией Теш-катка или Теш-лопасти в шнековый режим, после чего Теш-шнек вращают в ту или другую сторону. При этом его сегменты врезаются в грунт (если он рыхлый), заставляя транспортное средство частично перемещаться вперед и вбок, налево или направо, в зависимости от направления вращения Теш-барабана.
|
 |
Для исключения или уменьшения подачи транспортного средства вперед колеса его откидных или фиксированных опор снабжаются тормозами, которые при необходимости произвести какой-либо вид маневрирования активируются, стараясь удержать опору в фиксированном положении. В идеальном случае колесная опора остается неподвижной, а Теш-блок совершает вращение вокруг нее. При передвижении Теш-блока по твердому дорожному покрытию без фиксирования колесной опоры даже в шнековом режиме Теш-блок будет перемещаться только в направлении, перпендикулярном оси барабана и отклонения от ранее прокладываемого курса не произойдет. При движении по рыхлому грунту для удержания опоры возможно также применение и специальных грунтозацепов-якорей, которые на время маневрирования заглубляются в грунт.
|
Fig.7 Применение Теш в трубопроводах для перемешивания и подачи среды с применением всех трех его описанных режимов. А также для выдачи призов в игровой форме. Когда сам приз заключен в сферический контейнер, а в корпусе трубы 5 выполнены круглые отверстия непосредственно для выкатывания самого контейнера. Возможна как горизонтальная компоновка аппарата, так и вертикальная.
|
 |
|
Fig.8 При необходимости преодолеть значительное расстояние по воде появляется необходимость увеличить скорость перемещения амфибии, что достигается через увеличение площади контакта сегментов с водой, которые в этом случае выступают в роли гребных лопастей. Для чего на отдельные ряды или даже на каждый из них надеваются продольные накладки шириной от одного края барабана до другого. Эта операция выполняется вручную либо механизировано.
В то время как второй Теш остается свободным, работая в "шнековом режиме", выполняет функции руля, производя маневрирование. При переходе из водной среды обратно на сушу первым касается берега свободный Теш. А второй, снабженный накладками, своим вращением создает дополнительную толкающую силу, которая облегчит переход. Особенно действенно применять этот способ при выходе из воды на лед.
|
 |
|
|

|
|
|
|